Om regional klimatmodellering - verktyg och teknik

 
1. SWECLIMs regionala modellsystem
2. Modeller även för Östersjön
3. Varför regionalisering?
4. SWECLIMs modelleringsområde
5. Regionala simuleringar i form av tidssnitt
6. Om kopplingen mellan olika modeller.

<<Tillbaka till bildarkivets startsida

Bilderna kan nerladdas i (encapsulated, utan preview) PostScript -format eller tiff-format.

Klicka för större bild

OBS! Minifönster måste stängas innan nytt fönster kan öppnas.

1. SWECLIMs regionala modellsystem bygger på det internationala HIRLAM-projektets regionala väderprognosmodell som används av vädertjänsterna i flera europeiska länder, t ex SMHI. I SWECLIM har ett antal av HIRLAMs komponenter modifierats eller bytts ut för att bättre kunna göra de längre simuleringarna som är aktuella i klimatsammanhang. Då HIRLAM-modellen körs för väderprognoser är simuleringslängden några dygn. I klimatberäkningar simuleras över flera år, upp till 10-30 år. I SWECLIMs regionala modellsystem har komponenter för Östersjön och nordiska insjösystem inkluderats samt delar av den hydrologiska HBV-modellen. SWECLIMs atmosfärmodell kallas RCA (Rossby Centre / Regional Climate model for
the Atmosphere, RCA). SWECLIMs hela modellsystem visas i bilden till höger. Längs de regionala modellernas geografiska ränder används dara från globala modeller, till exempel resultat från klimatmodeller (GCM) eller väderanalyser, beroende på syftet med den aktuella studien. Information om havsytans temperatur och is på Nordatlanten hämtas också från globala simuleringar. arrow087.gif (982 bytes)
SWECLIMs regionala klimatmodellsystem.

 

 

 

 

 

 

 

2. Modeller även för Östersjön. För modellering av Östersjöns klimat eller Östersjön som en del av det regionala klimatsystemet finns f n två verktyg i SWECLIM; den 1,5-dimensionella PROBE-Baltic -modellen och den 3-dimensionella RCO-modellen (Rossby Centre regional Ocean model). Hur Östersjön delas in horisontellt i dessa två modeller illustreras i bilderna till höger. I PROBE-Baltic används 13 bassänger i vilka den vertikala strukturen löses  upp. Bassängerna är kopplade till varandra. I RCO används en betydligt högre upplösning, typiskt ett horisontellt rutnät med sidan antingen 6 nautiska mil (1 nm = ca 1800 m) eller 2 nm. Vertikalt används 41 nivåer, med avstånd 3 meter nära ytan vilket ökas till 12 meter nära botten.

För att modellera även insjöar och insjösystem i Östersjöns tillrinningsområde används en annan  PROBE-tillämpning, PROBE-lake. arrow087.gif (982 bytes)

 PROBEBaltic
Horisontell fördelning av Östersjön i PROBE-Baltic.
RCO
Horisontell fördelning av Östersjön i RCO. Rutorna och färgerna visar hur beräkningar fördelas mellan ett antal datorprocessorer. Modellens verkliga upplösning är mycket finare. Man kan få en uppfattning om detta om man studerar gränserna mellan olika färger. Det rutmönster som då framträder motsvarar upplösningen i modellen.

3. Varför regionalisering? Regionalisering av klimatscenarier som först beräknats i en global klimatsimulering syftar till att förfina detaljerna i beskrivningen. Då ett begränsat område simuleras kan en högre upplösning (tätare mellan beräkningspunkterna) användas vilket förbättrar beskrivningen av höjdskillnader, fördelningen mellan land och hav m m. Dessa är exempel på lokala och regionala egenskaper vilka påverkar klimatet (och vädret). I tillägg kan ytterligare förbättringar införas i den regionala klimatmodellen genom utveckling av processparameterisering i det finare beräkningsnätet. I dagens globala klimatsimuleringar är 200-300 km beräkningsgitter typisk. I dagens regionala klimatsimuleringar kan beräkningsgitter enkelt göras med 40-50 km. Hur dessa två typer av gitternät ser ut för det nordiska området visas i bilden till höger. arrow087.gif (982 bytes)

I bilden till vänster visas en typisk modellupplösning i regionala simuleringar, över Nordeuropa. Beräkningsnätet har 44 km upplösning. Färgerna skiljer mellan rutor där mer än 50% av ytan är land eller  hav/större insjöar. I bilden till höger visas samma för en typisk global klimatmodell. Nu är rutorna antingen 100% land eller 100% vatten. Ingen subdelning finns. Upplösningen är runt 300 km.

 

 

4. SWECLIMs modelleringsområde. SWECLIMs typiska regionala modelleringsområde visas i bilden till höger. Med 44 km upplösning blir det 114x82 horisontella beräkningsrutor. I höjdled används 19-24 nivåer upp till ca 30 km höjd.
Även om området är bara en del av jordens yta betyder den högre upplösningen i den regional modellen att antalet beräkningspunkter (t ex 114x82x19 = 177 612) är jämförbart med det i globala modeller. I varje punkt beräknas ett antal variabler (temperatur, fuktighet, vind, moln o s v) med en tidsupplösning av 5-30 min. Detta förutsätter i praktiken tillgång till superdatorer för både globala och regionala simuleringar.arrow087.gif (982 bytes)
Rutan begränsar det typiska regionala modelleringsområdet i SWECLIMs studier. Även andra områden har använts.

 

 

 

5. Regionala simuleringar i form av tidssnitt. Bara med globala modeller kan långa klimatsimuleringar åstadkommas. Detta därför att hela jorden måste omfattas i simuleringen, på något sätt. Rörelserna i atmosfären är så snabba att den tid det tar för information från en punkt att sprida sig t ex över en hel hemisfär ligger mellan några veckor och några månader. I klimatförändringssimuleringar måste dessutom de olika delarna av det fysikaliska klimatsystemet; atmosfären, haven, is och landytorna; helst modelleras tillsammans. Simuleringar görs för  långa perioder, uppemot 100 år för klimatscenarier och t o m 1000 år då man studerar variabilitetsmekanismer.

Det vore alltför datorkrävande att göra om allt som beräknats i de långa globala simuleringarna med en regional modell. För att få realistiska beräkningstider används därför ofta vid regionala klimatberäkningar en teknik som kan kallas "time-slice". Det innebär att endast utvalda, kortare (10-30 år) perioder regionaliseras från en global simulering. Detta illustreras i bilden till höger.arrow087.gif (982 bytes)
I regionala klimatscenariostudier studeras ofta två perioder från en tidigare beräknad global klimatsimulering. En av de två perioderna används som referens (från en "kontrollsimulering" med konstanta halter av växthusgashalter - d v s "ingen klimatförändring" - eller från en simulering med en ökande växthuseffekt, men för nära nutida förhållanden). Den andra perioden får representera ett möjligt framtida klimattillstånd, efter utsläpp och förändringar i växthuseffekten. 

 

 

 

6. Om kopplingen mellan olika modeller. SWECLIM vidareutvecklar hela tiden sitt modellsystem. Just nu arbetar vi med att koppla ihop de olika modellkomponenterna RCA, RCO, PROBE och HBV. Dessa modeller har olika utvecklingshistorier och egenskaper. Olika problem måste lösas, speciellt angående kommunikation mellan modellerna. Det är typiskt att t ex atmosfär- och havsmodeller har olika beräkningsnät. Vad detta innebär illustreras i bilderna till höger.arrow087.gif (982 bytes)


<<Tillbaka till bildarkivets startsida

Uppdaterad: 2001-05-18